引言

隨著特斯拉在商用車(chē)，純電動(dòng)皮卡和重卡領(lǐng)域的投入，在歐美重卡市場(chǎng)里面電氣化的準(zhǔn)備也開(kāi)始了。有一個(gè)很有意思的現(xiàn)象，由于特斯拉和LG兩家企業(yè)在北美市場(chǎng)的努力，美國(guó)的方案確實(shí)是圍繞圓柱電芯和軟包電芯來(lái)做的。今天文章里寫(xiě)的Proterra，這家企業(yè)就是提供不同的商用車(chē)電池方面，如最新的電池組H系列（寬度620mm、高度175mm，長(zhǎng)度最長(zhǎng)為2808，單個(gè)小Pack可以擴(kuò)展到83kwh）

圖1 Proterra的電池布置也是在底下

01

基于圓柱電芯的可擴(kuò)展小Pack

和我們國(guó)家目前主要基于方殼大電芯的技術(shù)路線不同，我們看到目前北美很多非乘用車(chē)的方案，都是基于?電芯的。

如下圖所示，Proterra做的產(chǎn)品也是一樣，這種設(shè)計(jì)是基于小電芯的模組的并聯(lián)擴(kuò)展方案，沿著長(zhǎng)度方向擴(kuò)展： 窄H系列的寬度620mm、高度175mm是固定的，長(zhǎng)度可以延伸到2808mm，通常的能量范圍為25-75 kWh，最高到 寬S系列的寬度為860mm、高度175mm長(zhǎng)度也是相似的 等于提供兩種寬度有差異的方案進(jìn)行整車(chē)布置，如圖1所示。

圖2 可擴(kuò)展的設(shè)計(jì)方案

Proterra是做一個(gè)三明治模組，把兩列圓柱電芯給倒著布置，形成一個(gè)模組，然后在一個(gè)Pack里面做了模塊化的配置。單個(gè)模組的設(shè)計(jì)，其實(shí)和特斯拉早期的Roadster的彈匣設(shè)計(jì)是非常相似的，也可以通過(guò)控制圓柱電芯的間距和導(dǎo)熱材料來(lái)實(shí)現(xiàn)單個(gè)電芯在熱失控過(guò)程中熱量釋放問(wèn)題。

圖3 Proterra的模組設(shè)計(jì)

如下圖所示，這個(gè)和Rivian設(shè)計(jì)的模組在整個(gè)原理上很大一部分是相似的。

圖4 Proterra設(shè)計(jì)的模組

H系列和S系列差異的，最主要是容量，也就是在寬度方向上面差異的是不同的圓柱電芯數(shù)量，然后在長(zhǎng)度方向上面擴(kuò)展的是串聯(lián)模組的數(shù)量，如下圖所示。

圖5 三明治實(shí)際的擴(kuò)展的布置

在端板上配置了BMS+熔絲的設(shè)計(jì)，如下圖所示，可以認(rèn)為這種商用車(chē)的模組設(shè)計(jì)類(lèi)似于分布式系統(tǒng)的一部分。

圖6 兩種Pack的電子電氣側(cè)邊設(shè)計(jì)

02

不同的發(fā)展路徑

我們看從VDA模組這個(gè)階段往前走，目前有這么幾條路可以走： 1.CTP：按照之前大電芯直接集成到整包上面，這個(gè)路徑大家都在實(shí)驗(yàn)，階段性可以由大模組過(guò)渡一下

2.CTC：形成大模組然后直接和整個(gè)底盤(pán)集成，這個(gè)我們之前也提及，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，目前Proterra做的就是一種方式，只是在皮卡上和商用車(chē)上好做一些

3.Module in Pack：就是把模組設(shè)計(jì)很大，然后把模組的功能進(jìn)行放大，這個(gè)是從特斯拉的長(zhǎng)模組最先倡導(dǎo)的，好處是電芯的尺寸可以調(diào)整，根據(jù)模組來(lái)調(diào)節(jié)，這種基于固定小電芯不管是圓柱或者軟包都可以

小結(jié)：我覺(jué)得中國(guó)在電芯和模組設(shè)計(jì)上走的路已經(jīng)很遠(yuǎn)，最牛逼的當(dāng)然是成本+產(chǎn)能，但是這個(gè)意味著我們投入了更多的資源在產(chǎn)業(yè)鏈里面，如果穩(wěn)不住需求，整體的設(shè)備折舊乃至于設(shè)計(jì)理念變化，好多家當(dāng)都要過(guò)時(shí)的。在這個(gè)方向上面，圍繞圓柱設(shè)計(jì)的方案和圍繞較大的電芯展開(kāi)的，在熱失控?cái)U(kuò)展這個(gè)環(huán)節(jié)上博弈還是挺激烈的。